# -*- coding: utf-8 -*-
"""
    @author:sirius
    @time:2017.10.14
"""


# 创建一个用于测试的简单的数据集
def loadDataSet():
    return [[1, 3, 4, 5], [2, 3, 5], [1, 2, 3, 4, 5], [2, 3, 4, 5]]

def createC1(dataSet):
    """
        构建初始候选项集的列表，即所有候选项集只包含一个元素，
        C1是大小为1的所有候选项集的集合
    """
    C1 = []
    for transaction in dataSet:
        for item in transaction:
            if [item] not in C1:
                C1.append([item])
    C1.sort()
    # return map(frozenset, C1)
    # return [var for var in map(frozenset,C1)]
    return [frozenset(var) for var in C1]

def scanD(D, Ck, minSupport):
    """
        计算Ck中的项集在数据集合D(记录或者transactions)中的支持度,
        返回满足最小支持度的项集的集合，和所有项集支持度信息的字典。
    """
    ssCnt = {}
    for tid in D:                                        # 对于每一条transaction
        for can in Ck:                                   # 对于每一个候选项集can，检查是否是transaction的一部分 # 即该候选can是否得到transaction的支持
            if can.issubset(tid):
                ssCnt[can] = ssCnt.get(can, 0) + 1
    numItems = float(len(D))
    retList = []
    supportData = {}
    for key in ssCnt:
        support = ssCnt[key] / numItems                   # 每个项集的支持度
        if support >= minSupport:                         # 将满足最小支持度的项集，加入retList
            retList.insert(0, key)
        supportData[key] = support                        # 汇总支持度数据
    return retList, supportData

def aprioriGen(Lk, k):                                    # Aprior算法
    """
        由初始候选项集的集合Lk生成新的生成候选项集，
        k表示生成的新项集中所含有的元素个数
    """
    retList = []
    lenLk = len(Lk)
    for i in range(lenLk):
        for j in range(i + 1, lenLk):
            L1 = list(Lk[i])[:k - 2]
            L2 = list(Lk[j])[:k - 2]
            L1.sort()
            L2.sort()
            if L1 == L2:
                retList.append(Lk[i] | Lk[j])
    return retList

def apriori(dataSet, minSupport=0.5):
    C1 = createC1(dataSet)                                # 构建初始候选项集C1
    # D = map(set, dataSet)                               # 将dataSet集合化，以满足scanD的格式要求
    # D=[var for var in map(set,dataSet)]
    D = [set(var) for var in dataSet]
    L1, suppData = scanD(D, C1, minSupport)               # 构建初始的频繁项集，即所有项集只有一个元素
    L = [L1]                                              # 最初的L1中的每个项集含有一个元素，新生成的
    k = 2                                                 # 项集应该含有2个元素，所以 k=2
    
    while len(L[k - 2]) > 0:
        Ck = aprioriGen(L[k - 2], k)
        Lk, supK = scanD(D, Ck, minSupport)
        suppData.update(supK)                             # 将新的项集的支持度数据加入原来的总支持度字典中
        L.append(Lk)                                      # 将符合最小支持度要求的项集加入L
        k += 1                                            # 新生成的项集中的元素个数应不断增加
    return L, suppData                                    # 返回所有满足条件的频繁项集的列表，和所有候选项集的支持度信息

def calcConf(freqSet, H, supportData, brl, minConf=0.7):  # 规则生成与评价
    """
        计算规则的可信度，返回满足最小可信度的规则。
        freqSet(frozenset):频繁项集
        H(frozenset):频繁项集中所有的元素
        supportData(dic):频繁项集中所有元素的支持度
        brl(tuple):满足可信度条件的关联规则
        minConf(float):最小可信度
    """
    prunedH = []
    for conseq in H:
        conf = supportData[freqSet] / supportData[freqSet - conseq]
        if conf >= minConf:
            print(freqSet - conseq, '-->', conseq, 'conf:', conf)
            brl.append((freqSet - conseq, conseq, conf))
            prunedH.append(conseq)
    return prunedH

def rulesFromConseq(freqSet, H, supportData, brl, minConf=0.7):
    """
        对频繁项集中元素超过2的项集进行合并。
        freqSet(frozenset):频繁项集
        H(frozenset):频繁项集中的所有元素，即可以出现在规则右部的元素
        supportData(dict):所有项集的支持度信息
        brl(tuple):生成的规则
    """
    m = len(H[0])
    if len(freqSet) > m + 1:                   # 查看频繁项集是否足够大，以到于移除大小为 m的子集，否则继续生成m+1大小的频繁项集
        Hmp1 = aprioriGen(H, m + 1)
        # 对于新生成的m+1大小的频繁项集，计算新生成的关联规则的右则的集合
        Hmp1 = calcConf(freqSet, Hmp1, supportData, brl, minConf)
        if len(Hmp1) > 1:                      # 如果不止一条规则满足要求（新生成的关联规则的右则的集合的大小大于1），进一步递归合并，
                                               # 这样做的结果就是会有“[1|多]->多”(右边只会是“多”，因为合并的本质是频繁子项集变大，
                                               # 而calcConf函数的关联结果的右侧就是频繁子项集）的关联结果
            rulesFromConseq(freqSet, Hmp1, supportData, brl, minConf)

def generateRules(L, supportData, minConf=0.7):
    """
        根据频繁项集和最小可信度生成规则。
        L(list):存储频繁项集
        supportData(dict):存储着所有项集（不仅仅是频繁项集）的支持度
        minConf(float):最小可信度
    """
    bigRuleList = []
    for i in range(1, len(L)):
        for freqSet in L[i]:                                                      # 对于每一个频繁项集的集合freqSet
            H1 = [frozenset([item]) for item in freqSet]
            if i > 1:   # 如果频繁项集中的元素个数大于2，需要进一步合并，这样做的结果就是会有“[1|多]->多”(右边只会是“多”，
                        # 因为合并的本质是频繁子项集变大，而calcConf函数的关联结果的右侧就是频繁子项集），的关联结果
                rulesFromConseq(freqSet, H1, supportData, bigRuleList, minConf)
            else:
                calcConf(freqSet, H1, supportData, bigRuleList, minConf)
    return bigRuleList

if __name__ == '__main__':
    myDat = loadDataSet()                                   # 导入数据集

    print('Data:', myDat)

    # C1 = createC1( myDat )                                  # 构建第一个候选项集列表C1
    # D = map( set, myDat )                                   # 构建集合表示的数据集 D，python3中的写法，或者下面那种
    # D=[var for var in map(set,myDat)]
    # D=[set(var) for var in myDat] #D: [{1, 3, 4}, {2, 3, 5}, {1, 2, 3, 5}, {2, 5}]
    # L, suppData = scanD( D, C1, 0.5 )                       # 选择出支持度不小于0.5 的项集作为频繁项集
    # print(u"频繁项集L：", L)
    # print(u"所有候选项集的支持度信息：", suppData)
    # print("myDat",myDat)

    L, suppData = apriori(myDat, 0.5)                     # 选择频繁项集
    print(u"频繁项集L：", L)
    print(u"所有候选项集的支持度信息：", suppData)

    rules = generateRules(L, suppData, minConf=0.7)
    print('rules:\n', rules)
